Походження цукрових буряків

Буряки - цукрові, кормові, столові і листкові, а також їх дикі види - належать до класу дводольних рослин родини лободових (Chenopodiaceae Vent) роду Beta L.

Рід Beta L серед лободових виокремився на досить ранніх ста­діях їх еволюції. Поступово під впливом багатьох еволюційних фак­торів, у тому числі еколого-географічного ареалу, у межах цього роду утворились три групи видів (селекції): Pattellares Transh - канарські (3 види); Corollinare Transh - гірські та Vulgaris Transh - звичайні буряки (по 6 видів).

Селекція звичайних буряків - це сукупність 5 диких та одного культурного виду роду Beta L. Дикі види, ймовірно, походять від чагарникових видів роду Chenopodium, що і зараз ростуть у при­родному стані в Середземномор'ї, африканській і європейській Атлантиці, Каліфорнії, біля Чорного і Каспійського морів, у Середній Азії. Усі вони є одно- чи багаторічними трав'янистими рослинами і за хромосомним набором відносяться до диплоїдів (2n = 18).

Хоч окремо жоден з диких буряків не набув стату­су культури, вони є носієм генетичного джерела селекційного вдосконалення ознак цукристості, однонасінності, стійкості до по­сушливих умов, хворіб та шкідників.

Головним внеском диких видів звичайних буряків стало те, що саме з них шляхом штучного добору і гібридизації були створені всі різновиди і форми культурного виду буряків – Beta Vulganis L.

Вважається, що основними вихідними видами були дикі види Beta perennis Hal. (буряки богатирські) та Beta maritime (буряки приморські). За хронологією спочатку з'явились листкові (Beta cicla), а потім і коренеплідні (Beta crassa) підвиди культур­ного виду буряків звичайних.

Кожний з цих підвидів складається з 3 груп культурних буряків:

1. до листкових відносять листкові салатні (convar vulgaris), черешкові салатні (convar petiolate) та гібридні черешкові деко­ративні (convar variocicla);

2. до коренеплідних - столові (convar cruenta), кормові (convar crassa) та цукрові (convar saccharifera) буряки.

Вперше буряки вирощували в країнах Передньої та Серед­ньої Азії, Середземномор’я та Причорномор'я, починаючи з ІІІ тисячоліття до нашої ери. Спочатку це були буряки (мангольди), культурні форми яких були відібрані з рослин дикого виду Beta perennis Hal. в Месопотамії (Сирія, Вавилон), де вони і вирощу­вались як овочеві й лікарські рослини.

Коренеплідні форми культурних буряків були створені і ви­рощувались з І тисячоліття до нашої ери, тобто на два ти­сячоліття пізніше листкових буряків. Місце їх походження пов'я­зують з країнами Азії. Досить довгий час їх вирощували в горо­дах, садах і використовували для приготування страв до столу, а потім і для корму худобі. Тобто спочатку вирощувались столові та кормові форми коренеплідних буряків, а цукрові з'явились і по­ширились значно пізніше.

В Європі перша згадка про листкові буряки датується 812 роком як про вже розповсюджену тут на цей час культуру.

Коренеплідні буряки у Західній Європі (спочатку в Північній Італії, потім – у Німеччині, й Швейцарії) по­чали вирощувати в ХІІ-ХІV ст., тоді як у Східній Європі (Киї­вська Русь, Великоновгородське, Польське, Литовське та Московсь­ке князівство) - ще в Х-ХІІ ст.

З цих часів і листкові, і коренеплідні форми буряків вирощу­вались поруч чи спільно, і в результаті природної гібридизації, штучного та природного добору активізувалось їх формотворен­ня, що призвело, до появи такої гібридної їх форми як сілезькі білі буряки, які є безпосереднім попередником прак­тично усіх сучасних форм цукрових буряків.

Вивчення світової різноманітності буряків у різних екологіч­них умовах свідчить про формування коренеплідних з листкових форм в умовах культури. Красочкін В.Т. (1960 р.) виділяє при­близно такі 7 етапів розвитку культурних буряків:

Перший етап - використання людиною листків диких буряків.

Другий етап - введення листкових буряків у культуру.

Третій етап (останні століття до нашої ери) - поява примітив­них найбільш давніх коренеплідних форм, які й до цього часу збе­реглися у Середній та Малій Азії. Ці форми близькі до диких.

Четвертий етап (середні віки) - широке розповсюдження бу­ряків з переважанням коренеплідних форм у південних країнах, де буряки, в основному короткостадійні, проникаючи в гірські райони, продовжують стадії яровизації і стають в теплих країнах дворічними. Це типові коренеплідні буряки.

П'ятий етап (ХVІ-ХVІІІ ст.) - поява сучасного типу довгостадійних форм буряків (поява довгостадійних форм у південних широтах відбу­валась внаслідок формування їх у гірських, холодних районах).

Шостий етап (ХVІІІ-ХІХ ст.) - завершення відокремлення сто­лових і кормових форм і зародження цукрових буряків.

Сьомий етап – поява сучасних цукрових буряків.

Перше повідомлення про виготовлення з цукрових буряків сиропу на­лежить Белону (1533 р.). Про те, що сироп буряковий подібний до сиропу з цукрової тростини - повідомляє Олів'є де Серр у XVIII ст. У 1747 р. Маргграф доповів у Пруській академії наук про відкриття в буряках тростинного цукру. Цей рік вважають роком народження буряків як цукровиробляючої рослини.

Учень Маргграфа Ахард у 1799 р. одержав 3 ц бурякового цукру. Шляхом добору ним були створені поліпшені форми бу­ряків, вихід цукру з яких досягав 6% проти 3, 3% у звичайних. Вихідні форми сілезьких буряків були відібрані Ахардом із роз­щеплюваних природних гібридів між листковими й коренеплід­ними формами. Створені Ахардом сілезькі буряки Вільморен у 1810 р. використав як вихідний матеріал для селекції у Франції.

Наступний етап у підвищенні цукристості пов'язаний з дослі­дженням Вільморена. Ей вчений застосував нові методи селекції; інди­відуальний добір, ізоляцію відібраних насінників і перевірку цінності родоначальників. Вільморен разом з Клерже значно по­ліпшили методику визначення цукристості, тобто густини соку цукрового буряка.

Подальшому успіху в підвищенні цукристості сприяло введен­ня поляриметричного методу визначення цукру (1862 р.). Застосу­вання цього методу при проведенні індивідуально-родинного добору зумовило підвищення цукристості популяції до 13, 7-14%. У 1888 р. відбувається заміна поляризації соку поляризацією м'яз­ги та гарячої дигестії - холодною. Це дало можливість проводити масову поляризацію сотень тисяч коренеплодів.

У Росії розвиток цукробурякової промисловості почався на межі ХVІІІ-ХІХ ст. Біндгейм у 1792 р. повідомляє про добування цук­ру з буряків та інших рослин. У 1800 р. Єсипов пише про вироб­ниче одержання цукру з буряків. У 1801 р. Казановим і в 1812 р. Єсиповим і Бланкеннагелем були збудовані цукроварні в Тульській губернії.

Цукрові буряки спочатку вирощували на городах з розсади, а з середини XIX ст. проводиться сівба насіння у полі. Тоді ж були організовані перші насіннєві господарства, а за вихідні матеріа­ли були взяті Сілезькі буряки. Дещо пізніше використовуються інші сорти буряків - Робетте, Пзеке та Вільморена.

Друга половина XIX ст. характеризувалась значним підвищен­ням цукристості буряків завдяки селекційній роботі і застосуван­ню відповідної агротехніки. Так, цукристість була підвищена з 13-14% у 70-ті роки до 15% в кінці XIX ст. і до 18% у 1910 р.

На початку XX ст. впроваджується індивідуально-ро­динний добір, індивідуальний добір з оцінкою потомків у різних екологічних умовах, метод стандартів тощо. Цей час можна вважати періодом становлення культури цук­рових буряків як промислово важливої культури. Цукрові буряки є складними гібридами між передньоазіатською коренеплідною і західно-європейською листковою формами.

У пошуках найбільш оптимального поєднання врожайності коренеплодів та їх цукристості проводилась диференціація селек­ційної роботи у напрямі створення сортів урожайного (Е), цукрис­того (2) та урожайно-цукристого (М) напрямків, що мали певні ботаніко-морфологічні відмінності.

Але для створення нових сортів і гібридів традиційних, пере­важно екологічних, ознак було недостатнім. Тому стали викорис­товувати додаткові класифікаційні ознаки з урахуванням біоморфологічних особливостей. На основі цих ознак були виокремлені такі форми цукрових буряків:

диплоїдні (2п = 18) багатонасінні з двостатевими квітками;

диплоїдні (2п = 18) однонасінні з двостатевими квітками;

тетраплоїдні (2п = 36) багатонасінні з двостатевими квітками;

тетраплоїдні (2п = 18) однонасінні з двостатевими квітками.

Усі ці форми можуть мати варіанти з цитоплазматичною чоло­вічою стерильністю - ознакою, що морфологічно визначається нерозвиненістю пиляків і дегенерацією пилкових зерен. Останні з цієї причини не формують статевих клітин і втрачають здатність до проростання на приймочці маточки. Це успішно використовується в сучасній селекції при створенні нових високоврожайних гібридів.

§3. Ботанічна характеристика цукрових буряків

Цукрові буряки – це дворічні рослина родини маревих. До цього ви­ду відносяться кормовий, листовий і столовий буряки. В перший рік життя утворюється коренеплід (потовщений корінь) з розеткою прикореневого листя. На наступний рік висаджений коренеплід дає квіткові відростки й насіння.

Корені буряка досягають глибини 2, 5 м і розходяться в сторони на 60-80 см. Його маса досягає від 300 до 600 г. У перший рік життя з появою другої пари листя головний ко­рінь буряка починає потовщуватися. У фазі трьох пар листя проходить скидання первинної кори кореня буряка і заміна її вторинною корою.

Коренеплід буряка потовщується за рахунок діяльності послідовно змінних камбінальних кілець. На поперечному розрізі коренеплоду нараховуються до 10-12 концентричних кілець судинно-волокнистих пучків.

У будові коренеплоду цукрових буряків розрізняють: головку (вкороче­не стебло), шийку (гіпокотиль або підсім'ядольне коліно - частина коренеплоду, яка не дає листків і бокових корінців), і власний коренеплід, що має форму конуса, на якому утворюються бокові корінці.

Для інтенсивної технології велике значення мають габітус рос­лин і форма коренеплоду, особливо його головки, рівномірність заглиблення її у ґрунт. Найбільш «технологічними» є сорти і гібриди рослин з правильною конусоподібною формою коренеплоду, невеликою головкою, що рівномірно виступає над поверхнею ґрунту, з компактною розеткою прямостоячих листків.

Коренеплоди цукрових буряків є сховищем поживних речовин. Вони містять 25% сухих речовин, з них цукрози - 17, 5%, " нецукрів" - 7, 5%. Нецукри поділяються на нерозчинні - 5% і розчинні - 2, 5%. До нерозчинних входять: клітковина, геміцелюлоза, пектинові речовини, білки, зола. До розчинних цукрів відносяться: фруктоза, глюкоза, безазотистіречовини, азотисті речовини, більшість мінеральних елементів золи.

Крім цукристості, якісним показником цукрового буряка, як сиро­вини для бурякоцукрового виробництва, є доброякісність соку, або % вміст цукрози в сухій речо­вині, а також вміст редукуючих цукрів і шкідливого азоту.

У буряковому соці, крім цукрози, є фруктоза, глюкоза, азотисті і безазотисті речовини, мінеральні елемен­ти, а також небілковий азот. У соці міститься клітковина та інші вуглеводи, 2-5% пектинових речовин, які знижують кристалізацію цукру і фільтрацію бурякового соку в процесі виробництва цукру.

Хімічний склад цукрових буряків змінюється залеж­но від сорту, кліматичних умов, методів обробки, складу і характеру грунту.

Значну частину маси коренеплоду складає вода - до 75%. 3 них 72% знаходиться безпосередньо у соці, а 3% - пов'язана з речовинами м'якоті буряка.

Сухі речовини корнеплоду складаються з цукрози, яка є найбільш цінною частиною, і нецукрів, про що свідчать дані табл.6.5.

Таблиця 6.5